Voima vs. vääntömomentti
Voima ja vääntömomentti ovat kaksi erittäin tärkeää käsitettä, joista keskustellaan fysiikan alla. Molemmilla näillä käsitteillä on tärkeä rooli sellaisilla aloilla kuin mekaniikka, tekniikka ja melkein kaikilla fysiikan aloilla. Tässä artikkelissa aiomme keskustella siitä, mitä voima on, mikä vääntömomentti on, sekä voiman ja vääntömomentin määritelmiä, ja lopuksi vertaamme molempia ja keskustelemme voiman ja vääntömomentin erosta.
Mikä on voima?
Voima on erittäin tärkeä käsite kaikissa fysiikan muodoissa. Perimmäisessä mielessä perusvoimaa on neljä. Näitä ovat gravitaatiovoima, sähkömagneettinen voima, heikko voima ja vahva voima. Näitä kutsutaan myös vuorovaikutuksiksi ja ne ovat koskettamattomia voimia. Päivittäiset voimat, joita käytämme työntäessämme esinettä tai tehdessämme mitä tahansa työtä, ovat kosketusvoimia. On huomattava, että voimat toimivat aina pareittain. Kohteesta A esineeseen B kohdistuva voima on yhtä suuri ja päinvastainen kuin voima, joka lähtee kohteesta B kohteeseen A. Tämä tunnetaan Newtonin kolmantena liikesääntönä.
Yleinen tulkinta voimasta on "kyky tehdä työtä". On huomattava, että työn tekemiseen tarvitaan voimaa, mutta jokainen voima ei välttämättä tee työtä. Voiman kohdistamiseen tarvitaan tietty määrä energiaa. Tämä energia siirretään sitten kohteeseen, johon voima on vaikuttanut. Tämä voima vaikuttaa toiseen kohteeseen. Tässä mielessä voima on menetelmä energian siirtämiseksi.
Mikä on vääntömomentti?
Vääntömomentti koetaan yksinkertaisissa päivittäisissä toimissa, kuten ovenkahvan kääntäminen, pultin kiinnittäminen, ohjauspyörän kääntäminen, polkupyörän melonta tai jopa pään kääntäminen. On huomattava, että jokaisessa näistä liikkeistä on ympyrä- tai pyörimisliikettä. Voidaan osoittaa, että jokaisessa liikkeessä, jossa kulmamomentin muutos tapahtuu, kohdistuu aina vääntömomentti kohteeseen. Vääntömomentti syntyy voimaparilla, jotka ovat suuruudeltaan samanlaisia, vastakkaisia suuntaisia ja yhdensuuntaisia toistensa kanssa. Näitä kahta voimaa erottaa äärellinen etäisyys.
Fysiikassa termillä momentti on myös sama merkitys kuin vääntömomentilla. Vääntömomentti määritellään voiman taipumuksena pyörittää esinettä akselin, tukipisteen tai nivelen ympäri. Vääntömomentti voidaan aikaansaada myös yhdellä voimalla, joka vaikuttaa etäisyydellä "r" pyörimisakselista. Tällaisen järjestelmän vääntömomentti on yhtä suuri kuin kohdistetun voiman ja r:n ristitulo. Vääntömomentti määritellään matemaattisesti kappaleen liikemäärän nopeuden muutokseksi. Voidaan selvästi nähdä, että tämä on yhteensopiva voima-lineaarisen liikemäärän suhteen lineaarisissa liikkeissä. Vääntömomentti on myös yhtä suuri kuin hitausmomentin ja kulmakiihtyvyyden tulo. Vääntömomentti on vektori, jonka suunnan määrää voiman ja etäisyyden ristitulo. Se on kohtisuorassa kiertotasoon nähden.
Mitä eroa on voiman ja vääntömomentin välillä?
• Voima voidaan vaikuttaa voimana yksinään tai vääntömomenttina.
• Vääntömomentti on kulmaliikkeen voiman vastine.
• Vääntömomentti mitataan newtonmetreinä, kun taas voima mitataan newtoneina.
• Voima voi olla olemassa ilman vääntömomenttia, mutta vääntömomentti ei voi olla olemassa ilman voimaa määritelmän mukaan.
